1. Genética del desarrollo embrionario

Los genes homeóticos son genes que ejercen el control maestro del desarrollo embrionario ya que éstos que determinan la identidad de los segmentos o partes individuales del embrión en sus etapas iniciales. La función normal de los genes homeóticos consiste en conferir a la célula identidad espacial o posicional inequívoca en el cuerpo. Estos genes indican a la célula si forma parte de la cabeza, del tórax o del abdomen del individuo.

Los genes homeóticos se activan posteriormente a la expresión de otros genes implicados en el desarrollo. En el caso de Drosophila melanogaster, en primer lugar se expresan los genes de polaridad del huevo (genes de efecto materno), que determinan los ejes anteroposterior y dorsoventral del huevo; después lo hacen los genes de

segmentación, que determinan el número y la organización de los segmentos del cuerpo. Los productos de estos genes activan a los genes homeóticos que determinan la identidad de cada segmento.

El término homeótico viene del griego homeo, que significa semejante. Los genes homeóticos reciben este nombre porque tras sufrir una mutación adquieren la capacidad de transformar un segmento de su cuerpo en una réplica de otro. Ejemplos típicos en Drosophila melanogaster son las mutaciones Antennapedia y Bithorax. La primera tiene como resultado la aparición de patas en lugar de las antenas; la segunda provoca la transformación de los halterios en un par de alas adicional.

Aunque inicialmente se descubrieron en Drosophila melanogaster, los genes homeóticos se han identificado en la mayoría de los seres vivos, incluidos los seres humanos. En éstos, al igual que en el resto de los organismos, la mutaciones que afectan a estos genes son responsables de la aparición de alteraciones en el desarrollo corporal.

Proteína con

homeodominio

El homeodominio

es un dominio de

unión al ADN

ADN unido a un factor de transcripción el cual

es una proteína con homeodominio.

Gen homeótico

Los genes homeóticos codifican proteínas (llamadas factores de transcripción) que se unen al ADN y cuya función es activar a otros genes. Todos los genes homeóticos contienen una secuencia muy conservada de 180 nucleótidos, llamada caja homeótica o homeobox. Ésta se traduce en una región de 60 aminoácidos dentro de la proteína que codifican, el llamado homeodominio, que permite la unión de esta proteína reguladora a la doble hélice del ADN. Los genes homeóticos presentan ligamiento físico, es decir, aparecen organizados en complejos o clusters dentro del mismo cromosoma. Muestran colinealidad espacial, es decir, el orden que muestran en el cromosoma corresponde al orden de expresión en el eje anteroposterior de animal. Los genes del extremo 3’ se expresan en la parte anterior del animal, mientras que los situados en el extremo 5’ lo hacen en la parte más posterior del mismo. Existe además colinealidad temporal: los genes de un extremo del complejo se activan en primer lugar y la expresión de los genes se inicia progresivamente a lo largo del cluster hasta que lo hacen los del extremo opuesto.

Los genes Hox son un subgrupo de genes homeóticos encontrados en organismos animales. Estos genes se organizan en los cromosomas en el mismo orden lineal antero-posterior que las regiones del embrión que ellos controlan. En humanos existen genes Hox localizados en cuatro clusters que se encuentran los cromosomas 2, 7, 12 y 17. Al igual que en Drosophila, las mutaciones en los genes homeóticos de humanos provocan una serie de afecciones y síndromes.

Conservación

de la organización

y patrones de

expresión de genes Hox en

animales.

2. LOS FACTORES DE TRANSCRIPCION Y LA

ACTIVACION DE LOS GENES EN EL DESARROLLO

Un factor de transcripción es una proteína que participa en la regulación de la transcripción del ADN, pero que no forma parte de la ARN polimerasa. Los factores de transcripción pueden actuar reconociendo y uniéndose a secuencias concretas de ADN, uniéndose a otros factores, o uniéndose directamente a la ARN polimerasa.

Los factores de transcripción reconocen y se unen a secuencias determinadas cerca del sitio de iniciación de la transcripción y son generalmente específicos de cada clase de genes. Son considerados los reguladores maestros de los genes.

El tipo celular 1 contiene los productos de los genes A y B y el tipo celular 2 los productos de los genes C y D. Ambos tipos celulares contienen copias de todos los genes. El RM1 se une a los sitios “U” y activa los genes que contienen ese sitio. El RM2 se une a los sitios “N”. Las células de tipo 1 contienen RM1. Por lo tanto, todos los genes con sitios promotores “U” son activados. Como carecen de RM2, los genes con regiones promotoras con sitios “N” no son activados. Para el tipo celular 2 se produce la situación inversa.

RM1 y RM2 (REGULADORES MAESTROS) , SON FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN, (proteínas que inician la transcripción de un gen).